Những công nghệ có bước đột phá trong năm 2014 – Phần 1

Máy bay không người lái phục vụ nông nghiệp

drone

 Những máy bay không người lái có giá thành phải chăng, được trang bị bộ cảm biến tiên tiến và khả năng ghi hình, đang mang lại cho người nông dân những phương thức mới để tăng năng suất và giảm thiểu thiệt hại trong trồng trọt.

Ryan Kunde là một người làm rượu vang, gia đình anh sở hữu cánh đồng nho tuyệt đẹp tại Sonoma Valley phía Bắc San Francisco. Kunde không chỉ đơn thuần là một nông dân, anh còn là người điều khiển máy bay không người lái – và anh không phải trường hợp duy nhất. Anh là một phần của nhóm nông dân tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ hàng không quân sự – sử dụng hình ảnh chụp từ trên không để cải tiến việc trồng nho. Đó là một phần trong xu hướng sử dụng cảm biến và công nghệ robot thu thập dữ liệu phục vụ sản xuất nông nghiệp.

“Máy bay không người lái” đối với Kunde và những người nông dân như anh đơn giản là một giải pháp thu thập các hình ảnh chụp từ trên không với giá thành thấp sử dụng máy bay cỡ nhỏ với các chủng loại như máy bay 2 cánh, máy bay trực thăng bốn cánh quạt đối xứng (quadcopter) hoặc  máy bay trực thăng nhiều tầng cánh quạt.Những máy bay đó được trang bị hệ thống bay tự động (autopilot) bằng GPS và những camera theo đúng tiêu chuẩn “point-and-shoot” được điều khiển bằng chính hệ thống autopilot. Từng hình ảnh chụp từ trên không sẽ được phần mềm ghép thành một bản đồ hoàn chỉnh có độ phân giải cao. Hệ thống autopilot trên máy bay không người lái của Kunde được thiết kế và sản xuất bởi Công ty 3D Robotics. Hệ thống này tiến hành tất cả các thao tác bay bao gồm cả tự động cất cánh và hạ cánh, phần mềm của hệ thống lên kế hoạch bay phù hợp nhằm thu thập tối đa hình ảnh của ruộng nho và điều khiển camera để tối ưu hóa các hình ảnh thu thập được cho các bước phân tích tiếp theo.

Những hiện thị ở cao độ thấp (từ 1 đến 120 met cao độ theo đúng luật định của Mỹ cho các vật thể bay không cần đăng ký) đã cung cấp cho người nông dân những hình ảnh phối cảnh mà trước đây họ hiếm khi có được. So sanh với ảnh được cung cấp bởi vệ tinh, những hình ảnh này có giấ thành thấp hơn rất nhiều và độ phân giải cao hơn. Bởi vì những hình ảnh này được chụp dưới tầng mây, không bị chướng ngại vật và có thể thực hiện bất cứ thời điểm nào. Giá thành của giải pháp này còn thấp hơn chi phí thu thập hình ảnh từ những máy bay có người lái (khoảng 1000 USD / một tiếng). Người nông dân có thể mua trọn bộ máy bay không người lái với giá thấp hơn 1000 USD.

Những lợi thế của máy bay không người lái là kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp và dễ sử dụng đều là kết quả của những điểm nhấn trong phát triển công nghệ: cảm biến siêu nhỏ MEMS (gia tốc kế, quay hồi chuyển, máy đo từ, và cảm biến áp suất), module GPS, bộ vi xử lý mạnh, và tầm xa của tín hiệu kỹ thuật số. Tất cả công nghệ nêu trên đã phát triển rất nhanh với giá thành ngày càng thấp bắt nguồn từ việc sử dụng điện thoại thông minh ngày càng phổ biến và sự cạnh tranh mạnh mẽ trong ngành công nghiệp này. Trái tim của máy bay không người lái – hệ thống bay tự động “autopilot”, sử dụng phần mềm đặc biệt với mã nguồn mở (open source) được phát triển bởi cộng đồng đơn cử như DIY Drones, có giá thành tốt hơn rất nhiều so với các phần mềm bản quyền do các hãng hàng không phát hành.

Máy báy không người lái có thể cung cấp cho người nông dân 3 dạng hiển thị chi tiết. Thứ nhất, những bức ảnh chụp chi tiết đồng ruộng từ trên không có thể mang lại rất nhiều thông tin từ hiệu quả tưới tiêu đến sự biến đổi của đất, thậm chí cả sâu bệnh, nấm vi sinh, những vấn đề mà mắt thường không nhìn được. Thứ hai, camera của những máy bay không người lái có khả năng chụp nhiều dạng hình ảnh, đơn cử là việc thu thập dữ liệu từ ảnh chụp bằng tia hồng ngoại và ảnh thông thường, sau đó tổ hợp lại để xây dụng một hình ảnh làm nổi bật sự khác biệt giữa vùng cây cối khỏe mạnh, tươi tốt và vùng cây cối sâu bệnh, ốm yếu. Và cuối cùng, máy bay không người lái có thể thực hiện việc khảo sát cây trồng mỗi tuần, mỗi ngày, thậm chí mỗi giờ, xây dựng và tổng hợp hình ảnh về cây cối theo chuỗi thời gian thực, thể hiện rõ sự thay đổi, sự phát triển của cây trồng cũng như các vấn đề phát sinh và khả năng ngày có ý nghĩa rất lớn trong việc quản lý cây trồng.

Bức ảnh sử dụng cận quang phổ hồng ngoại, mô tả sự sinh trưởng của thực vật thông qua cấp độ diệp lục

Bức ảnh sử dụng cận quang phổ hồng ngoại, mô tả sự sinh trưởng của thực vật thông qua cấp độ diệp lục

Ngành nông nghiệp hiện nay đang bùng nổ với việc áp dụng công nghệ mới – thành quả của sự phát triên tự động hóa, những thiết kế, phát minh kỹ thuật trong nhiều năm qua với mục tiêu tăng năng suất và tối ưu hóa lao động. Máy kéo có khả năng tự động gieo trồng hạt giống với độ chinh xác vài centimet, máy gặt có thể thu hoạch trên cây trồng với độ chính xác tương tự nhờ sử dụng công nghệ dẫn đường GPS. Các máy chủ mạnh, mặc dù đặt ở xa đồng ruộng, nhưng nhờ sự phát triển của công nghệ wireless tầm xa, có thể thu thập dữ liệu về đất trồng, về môi trường để phân tích. Và chúng ta thể sử dụng khả năng này để hoàn thiện các phân tích về độ ẩm của đất, có được các cảnh báo sớm hơn về sinh vật gây hại, sâu bệnh, nhận được bức tranh chi tiết về tình trạng đồng ruộng hàng ngày, thậm chí hàng giờ. Dự báo dân số thế giới sẽ đạt tới 9.6 tỷ người vào năm 2050 và nhu câu về lương thực sẽ tăng rất cao. Việc trồng trọt là vấn đề về đầu vào – đẩu ra và nếu chúng ta có thể giảm thiểu tài nguyên đầu vào (đất, nước, giống cây trồng …), hạn chết sâu bệnh để nâng cao năng suất cho ngành nông nghiệp, chúng tả có thể đối mặt với vấn đề an ninh lương thực của thế giới.

Máy bay không người lái ngày nay đang dần trở thành một công cụ phổ biến trong nông nghiệp, những dữ liệu mà máy bay thu thập được hỗ trợ giải quyết nhiều vấn đề như việc tiết kiệm nước, hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu, hóa chất, và mang lại sản phẩm nông nghiệp sạch hơn, cũng nhu góp phần vào việc bảo vệ đất, bảo vệ môi trường. Và như vậy, máy bay không người lái, với xuất phát điểm là một công nghệ quân sự, đã trở thành một công nghệ xanh.

Nguồn : technologyreview

Shadowsong @ Khoa học 247., Biên dịch

Authors

Related posts

Top